充放电转换电路以及电池充放电管理电路的制作方法
【专利摘要】本实用新型公开一种充放电转换电路，其具有充电输入端、电池连接器和放电电路，所述放电电路具有放电输入端。所述充放电切换电路还包括单刀双掷开关，所述单刀双掷开关包括：动端，电连接至所述电池连接器的一端以适于电连接至一电池的正极；充电连接端，与所述充电输入端电连接；放电连接端，与所述放电电路的所述放电输入端电连接；及控制部，适于控制所述动端选择性地和所述充电连接端或所述放电连接端相连通。本实用新型还公开一种电池充放电管理电路。本实用新型的充放电转换电路和电池充放电管理电路具有结构简单、生产成本低的优点。
【专利说明】充放电转换电路以及电池充放电管理电路
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及充放电【技术领域】，特别是涉及一种充放电转换电路以及一种具有该充放电转换电路的电池充放电管理电路。
【背景技术】
[0002]近年来电动自行车以其节约能源、操作简单、舒适轻快、价格适中的特点，在我国广大城乡得到了迅速的普及，电动汽车作为新能源汽车也具有良好的市场前景，电动自行车和电动汽车的电量由蓄电池提供。目前，一般采用充电器对蓄电池进行充电。蓄电池长期使用后或者使用不当时，蓄电池的容量会下降、内阻增大、放电能力下降，导致蓄电池的使用寿命缩短，甚至报废，从而造成资源的浪费。需要采用蓄电池修复仪对蓄电池的性能进行修复进而延长蓄电池的使用寿命。
[0003]充电器在充电时往往也会给蓄电池放电，例如在涓流充电阶段，为了将蓄电池充满，在充电期间间断性地给蓄电池放电。蓄电池修复仪也需要采用充电电路和放电电路对蓄电池进行修复。因此，充电器或蓄电池修复仪中一般都会用到充放电转换电路，充放电转换电路可以切换对蓄电池充电或放电的工作状态，然而，现有的充放电转换电路结构复杂，生产成本较高。
实用新型内容
[0004]本实用新型目的在于提供一种充放电转换电路以及一种电池充放电管理电路，具有结构简单、生产成本低的优点。
[0005]为达上述优点，本实用新型提供一种充放电转换电路，其具有充电输入端、电池连接器和放电电路，所述放电电路具有放电输入端。所述充放电切换电路还包括单刀双掷开关，所述单刀双掷开关包括:动端，电连接至所述电池连接器的一端以适于电连接至一电池的正极；充电连接端，与所述充电输入端电连接；放电连接端，与所述放电电路的放电输入端电连接；及控制部，适于控制所述动端和所述充电连接端相连通，或控制所述动端和所述放电连接端相连通。
[0006]在本实用新型的一个实施例中，所述放电电路包括依序串联在所述放电输入端和接地电位之间的放电负载或放电负载连接器、防反接二极管、和放电控制开关。
[0007]在本实用新型的一个实施例中，上述充放电切换电路还包括电流采样电路，电连接在所述电池连接器的另一端和接地电位之间以适于电连接至所述电池的负极。。
[0008]在本实用新型的一个实施例中，所述单刀双掷开关为单刀双掷继电器。
[0009]本实用新型还提供一种电池充放电管理电路，其包括充电电路、主控制电路及充放电转换电路，所述充电电路和所述充放电转换电路分别与所述主控制电路电连接；所述充放电转换电路包括放电电路和电池连接器。所述充放电转换电路还包括单刀双掷开关，所述单刀双掷开关包括:动端，电连接至所述电池连接器的一端以适于电连接至一电池的正极；充电连接端，与所述充电电路电连接；放电连接端，与所述放电电路电连接；及控制部，与所述主控制电路电连接，适于控制所述动端和所述充电连接端相连通，或控制所述动端和所述放电连接端相连通。
[0010]在本实用新型的一个实施例中，所述充放电转换电路还包括电流采样电路，所述电流采样电路电连接在所述电池连接器的另一端和接地电位之间以适于电连接至所述电池的负极；所述电流采样电路包括采样电阻，所述采样电阻的两端分别电连接至所述主控制电路的二电流采样输入端。
[0011 ] 在本实用新型的一个实施例中，所述充电电路包括反激式变压器，所述反激式变压器的副边侧具有电压输出端；所述反激式变压器的原边侧设置有电源开关控制电路和串接在原边线圈的输出端和接地电位之间的电源开关和采样电阻，所述电源开关的控制端以及所述电源开关和所述采样电阻之间的电连接点分别电连接至所述电源开关控制电路。
[0012]在本实用新型的一个实施例中，所述电池充放电管理电路还包括辅助电源模块，所述辅助电源模块包括交流至直流电压变换电路以及多工作电压提供电路；所述交流至直流电压变换电路电连接至所述反激式变压器的原边侧，所述多工作电压提供电路电连接所述交流至直流电压变换电路的输出端并具有所述多个工作电压输出端。
[0013]在本实用新型的一个实施例中，所述充放电转换电路还包括依序串联在所述放电连接端和接地电位之间的放电负载或放电负载连接器、防反接二极管、和放电控制开关。
[0014]在本实用新型的一个实施例中，所述控制开关包括并联的第一控制开关和第二控制开关，所述第一及第二控制开关的第一端与所述防反接二极管的负极电连接，所述第一及第二控制开关的第二端连接至接地电位，所述第一控制开关的控制端电连接至所述主控制电路并通过第一保护电阻连接至接地电位，所述第二控制开关的控制端电连接至所述主控制电路并通过第二保护电阻连接至接地电位。
[0015]本实用新型的有益效果是:在本实用新型的充放电转换电路和电池充放电管理电路中，单刀双掷开关的控制部可控制动端和充电连接端相连通，或控制动端和放电连接端相连通，从而实现充电和放电的转换，简化了电路结构，有利于降低生产成本。
【专利附图】
【附图说明】
[0016]图1是本实用新型实施例的充放电转换电路的电路原理图。
[0017]图2是本实用新型实施例的电池充放电管理电路的电路原理图。
【具体实施方式】
[0018]下面结合附图对本实用新型的较佳实施例进行详细阐述，以使本实用新型的优点和特征能更易于被本领域技术人员理解，从而对本实用新型的保护范围做出更为清楚明确的界定。
[0019]图1是本实用新型实施例的充放电转换电路的电路原理图。请参见图1，本实用新型的充放电转换电路10包括充电输入端10a、单刀双掷开关12、放电电路14、电池接头P4和电流采样电路16。
[0020]其中，充电输入端1a适于电连接至充电电路(图1中未示出)以接收充电电压来对电池101进行充电。
[0021]单刀双掷开关12例如为单刀双掷继电器，其包括动端K12、充电连接端K13、放电连接端K14及控制部125 ;动端K12通过电池接头P4(或称电池连接器)的端I与电池101的正极BAT+电连接，电池接头P4的端2与电池101的负极BAT-电连接；充电连接端K13与充电输入端1a电连接，放电连接端K14与放电电路14的放电输入端1b电连接；控制部125用于控制动端K12选择性地和充电连接端K13或放电连接端K14相连通。本实施例中，控制部125接受控制信号JDQl signal的控制。当然，可以理解的是，单刀双掷开关12并不限于采用自动控制的单刀双掷继电器，也可以是普通的单刀双掷开关，只是需要通过手动控制。
[0022]放电电路14通过放电输入端1b电连接至单刀双掷开关12，其包括:放电负载(可选用电阻丝)M、防反接二极管Dll，D14, D17, D18、放电控制开关Q9，QlO以及保护电阻R63，R64。其中，放电负载M具有两端，一端与放电输入端1b电连接，另一端与防反接二极管Dll，D14, D17, D18的正极电连接，防反接二极管Dll，D14, D17, D18并联设置。放电控制开关Q9，Q10并联在防反接二极管D11，D14，D17，D18的负极和接地电位(也即一种参考电压)之间，且保护电阻R63电连接在放电控制开关Q9的栅极和接地电位之间，保护电阻R64电连接在放电控制开关QlO的栅极和接地电位之间。此外，放电控制开关Q9，QlO的栅极分别电连接控制信号输入端M0S1，M0S2以根据输入的控制信号来决定其导通/截止状态；本实施例中，放电控制开关Q9，QlO是一种三端开关器件，其例如为场效应晶体管，但本实用新型并不以此为限。另外，值得一提的是，放电负载M也可以替换成放电负载接头(或称放电负载连接器)，从而使得放电电路14上的放电负载M能够方便更换。
[0023]电流采样电路16电连接在电池接头P4的端2和接地电位之间，其包括采样电阻R62 ;并且采样电阻R62的两端分别电连接至电流采样输入端Dianliu+及Dianliu-。在本实施例中，采样电阻R62可以选用低温漂电阻，并且也可以替换成分流器，同样可以达到电流采样之目的。
[0024]图2是本实用新型实施例的电池充放电管理电路的电路原理图。请参见图2，本实用新型提出的一种电池充放电管理电路200包括充放电转换电路10、充电电路30、辅助电源模块40及主控制电路50。
[0025]其中，充电电路30的电压输出端Vout与充放电转换电路10的充电输入端1a电连接，充电电路30接受主控制电路50的控制，辅助电源模块40可为主控制电路50和充放电转换电路10中的单刀双掷开关12供电。
[0026]充放电转换电路10的结构在前文中已作说明，在此不再赘述。请一并参见图1和图2，需要补充的是，充放电转换电路10中的单刀双掷开关12的控制部125与主控制电路50电连接以接收来自主控制电路50的控制信号JDQl signal，借此控制动端K12选择性和充电连接端K13或放电连接端K14相连通。充放电转换电路10中的采样电阻R62的两端分别电连接至主控制电路50的二电流采样输入端Dianliu+及Dianliu-以供主控制电路50中的电流采样电路进行电流采样；充放电转换电路10中的放电控制开关Q9，QlO的栅极分别电连接至主控制电路50的控制信号输入端M0S1，M0S2以接受主控制电路50的控制来决定其导通/截止状态。
[0027]充电电路30包括反激式变压器Tl，所述反激式变压器Tl包括位于原边侧的原边线圈和辅助线圈、以及位于副边侧的副边线圈，所述副边线圈和所述原边线圈耦合，所述辅助线圈与所述副边线圈耦合。
[0028]在反激式变压器Tl的原边侧，其通过接头AC-1与交流输入电压信号例如220V市电连接，输入的220V市电经过保险丝F1、共模电感T2及开关Kl后由桥式整流电路及滤波电容C31对其进行整流滤波得到310V左右的直流电压后传送至反激式变压器Tl的原边线圈的输入端。在此，桥式整流电路由二极管D7、D8、D9及DlO构成。此外，输入的220V市电经过保险丝Fl及共模电感T2后还输入至辅助电源模块40。
[0029]再者，反激式变压器Tl的原边线圈的输出端依序通过电源开关元件Q8和采样电阻R58后接地电位。更具体地，电源开关元件Q8为三端开关元件，例如为场效应晶体管；反激式变压器Tl的原边线圈的输出端电连接电源开关元件Q8的漏极，电源开关元件Q8的源极通过采样电阻R58电连接至地电位；电源开关元件Q8的控制端电连接至电源开关控制电路31的控制端，本实施例中，电源开关控制电路31例如包括PWM(Pulse WidthModulat1n,脉冲宽度调制)芯片，或者PFM(Pulse Frequency Modulat1n,脉冲频率调制)芯片等控制芯片。电源开关元件Q8的源极和采样电阻R58之间的节点电连接至电源开关控制电路31的电流采样端。
[0030]另外，反激式变压器Tl的原边线圈的输入端还经由启动电阻R55电连接至电源开关控制电路31，例如电连接至电源开关控制电路31中的控制芯片的电源端，以向控制芯片提供一个启动电压来使控制芯片开始工作。反激式变压器Tl的辅助线圈通过整流二极管D13电连接至电源开关控制电路31，例如也是电连接至电源开关控制电路31中的控制芯片的电源端，从而维持控制芯片工作时所需的电压。
[0031]承上述，在反激式变压器Tl的副边侧，其副边线圈电连接有整流滤波电路以对反激式变压器Tl的副边线圈中流过的副边电流进行整流滤波，之后产生输出电压在电压输出端Vout以用于对电池101充电。本实施例中，副边侧的整流滤波电路包括整流二极管和滤波电容等电子元件，其为常规电路，故不再详述。
[0032]另外，充电电路30的电压输出端Vout还电连接主控制电路50的U signal连接端，由主控制电路50根据从电压输出端Vout接收的电压的状态在其反馈输出端feedback输出反馈信号并经由光耦合器U7耦合至电源开关控制电路31，由电源开关控制电路31根据反馈信号对电源开关元件Q8的导通及关断状态进行控制以控制反激式变压器Tl的输出能量，进而达成控制充电电压之目的，实现对电池101的稳定充电。
[0033]辅助电源模块40包括交流至直流电压变换电路41和多工作电压提供电路。其中，交流至直流电压变换电路41从反激式变压器Tl的原边侧接收交流电压作为其输入电压并对输入的交流电压进行电压变换得到直流+12V和-12V电压后输入至多工作电压提供电路以提供+12V、+5V及-12V电压作为输出，这些电压作为主控制电路50和充放电切换电路10中的单刀双掷开关12的工作用电压。
[0034]具体地，交流至直流电压变换电路41例如包括整流滤波电路、变压器和带光电耦合器的反馈电路，其主要是将较高的交流输入电压转换成较低的直流电压，具体的电路连接方式在此不再赘述。多工作电压提供电路例如包括:提供标准+5V工作电压的7805电压转换芯片U16、滤波电容C32，C33, C34, C35, C36及C37。+12V电压输出端连接交流至直流电压变换电路41的一个输出端并通过并联的滤波电容C32及C34连接至接地电位，并且+12V电压作为7805电压转换芯片U16的输入，7805电压转换芯片U16的输出端连接+5V电压输出端、且+5V电压输出端通过并联的滤波电容C33及C35连接至接地电位，以及7805电压转换芯片U16的接地端连接至接地电位。此外，-12V电压输出端连接交流至直流电压变换电路41的另一个输出端并通过并联的滤波电容C36及C37连接至接地电位。
[0035]主控制电路50例如主要包括单片机，单片机包括多个引脚，主控制电路50上还设置有电压采样电路、电流采样电路及充电电路30所需的反馈电路等功能电路。主控制电路50的电压采样输入端BAT+、BAT-适于与电池101连接，以将采样到的电压值输入至单片机。主控制电路50的电流采样输入端dianliu+、dianliu-连接至充放电转换电路10中的采样电阻R62的两端，由于采样电阻R62电连接至电池101，主控制电路50内的电流采样电路采集电池101的充电电流信号，处理后反馈给单片机，由单片机根据该信号控制反激式变压器Tl输出的充电电压的大小，实现对电池101的稳定充电。此外，主控制电路50内的电流采样电路还可采集电池101的放电电流信号，以据此判断是否存在放电过流现象，并在放电过流时可控制充放电切换电路10中的放电控制开关Q9，QlO截止。
[0036]下面将结合图1和图2对本实用新型实施例的充放电转换电路10和电池充放电管理电路200的工作过程进行详细说明。
[0037]充电过程:充放电转换电路10从充电电路30中的电压输出端Vout获取充电电压，需要对电池101充电时，由主控制电路50发出控制信号JDQl signal给充放电转换电路10的单刀双掷开关12的控制部125，以控制动端K12和充电连接端K13相连通，从而可实现对电池101进行充电。
[0038]放电过程:需要对电池101放电时，由主控制电路50发出控制信号JDQlsignal给充放电转换电路10的单刀双掷开关12的控制部125，以控制动端K12和放电连接端K14相连通，此时，电池101、放电负载M、防反接二极管Dll, D14, D17, D18、放电控制开关Q9, Q10、电流采样、采样电阻R62组成一个放电回路，通过放电负载M消耗电池101储存的电量。电池充放电管理电路200可实现大电流充放电，充电或放电的电流取值范围为30安培(A)至40安培，但本实用新型并不以此为限，可依照实际需求设定。
[0039]综上所述，在本实用新型的充放电转换电路和电池充放电管理电路中，单刀双掷开关的控制部可控制动端选择性地和充电连接端或放电连接端相连通，从而实现充电和放电的转换，简化了电路结构，有利于降低生产成本。
[0040]以上所述仅为本实用新型的实施例，并非因此限制本实用新型的专利保护范围，凡是利用本实用新型说明书及附图内容所作的等效结构变换，或直接或间接运用在其他相关的【技术领域】，均同理包括在本实用新型的专利保护范围内。
【权利要求】
1.一种充放电转换电路(10)，其具有充电输入端(10a)、电池连接器(P4)和放电电路(14)，所述放电电路(14)具有放电输入端(1b);其特征在于，所述充放电切换电路(10)还包括单刀双掷开关(12)，所述单刀双掷开关(12)包括: 动端(K12)，电连接至所述电池连接器(P4)的一端⑴以适于电连接至一电池(101)的正极(BAT+)； 充电连接端(K13)，与所述充电输入端(1a)电连接； 放电连接端(K14)，与所述放电电路(14)的放电输入端(1b)电连接；及 控制部(125)，适于控制所述动端(K12)选择性地和所述充电连接端(K13)或所述放电连接端(K14)相连通。
2.如权利要求1所述的充放电转换电路(10)，其特征在于，所述放电电路(14)包括依序串联在所述放电输入端(1b)和接地电位之间的放电负载(M)或放电负载连接器、防反接二极管(D11，D14，D17，D18)、和放电控制开关(Q9，Q10)。
3.如权利要求2所述的充放电转换电路(10)，其特征在于，还包括电流采样电路(16)，电连接在所述电池连接器(P4)的另一端(2)和接地电位之间以适于电连接至所述电池(101)的负极(BAT-)。
4.如权利要求1所述的充放电转换电路(10)，其特征在于，所述单刀双掷开关(12)为单刀双掷继电器。
5.—种电池充放电管理电路(200)，其包括:充电电路(30)、主控制电路(50)及充放电转换电路(10)，所述充电电路(30)和所述充放电转换电路(10)分别与所述主控制电路(50)电连接，所述充放电转换电路(10)包括放电电路(14)和电池连接器(P4);其特征在于，所述充放电转换电路(10)还包括单刀双掷开关(12)，所述单刀双掷开关(12)包括: 动端(K12)，电连接至所述电池连接器(P4)的一端⑴以适于电连接至一电池(101)的正极(BAT+)； 充电连接端(K13)，与所述充电电路(30)电连接； 放电连接端(K14)，与所述放电电路(14)电连接；及 控制部(125)，与所述主控制电路(50)电连接，适于控制所述动端(K12)和所述充电连接端(K13)相连通或者控制所述动端(K12)和所述放电连接端(K14)相连通。
6.如权利要求5所述的电池充放电管理电路(200)，其特征在于，所述充放电转换电路(10)还包括电流采样电路(16)，所述电流采样电路(16)电连接在所述电池连接器(P4)的另一端(2)和接地电位之间以适于电连接至所述电池(101)的负极(BAT-);所述电流采样电路(16)包括采样电阻(R62)，所述采样电阻(R62)的两端分别电连接至所述主控制电路(50)的二电流采样输入端(Dianliu+，Dianliu-)。
7.如权利要求5所述的电池充放电管理电路(200)，其特征在于，所述充电电路(30)包括反激式变压器(Tl)，所述反激式变压器(Tl)的副边侧具有电压输出端(Vout)，所述反激式变压器(Tl)的原边侧设置有电源开关控制电路(31)和串接在原边线圈的输出端和接地电位之间的电源开关(Q8)和采样电阻(R58)，所述电源开关(Q8)的控制端以及所述电源开关(Q8)和所述采样电阻(R58)之间的电连接点分别电连接至所述电源开关控制电路(31)。
8.如权利要求7所述的电池充放电管理电路(200)，其特征在于，所述电池充放电管理电路(200)还包括辅助电源模块(40)，所述辅助电源模块(40)包括交流至直流电压变换电路(41)以及多工作电压提供电路；所述交流至直流电压变换电路(41)电连接至所述反激式变压器(Tl)的原边侧，所述多工作电压提供电路电连接所述交流至直流电压变换电路(41)的输出端并具有所述多个工作电压(+12V、-12V、+5V)输出端。
9.如权利要求5或6所述的电池充放电管理电路(200)，其特征在于，所述充放电转换电路(10)还包括依序串联在所述放电连接端(K14)和接地电位之间的放电负载(M)或放电负载连接器、防反接二极管(D11，D14，D17，D18)、和放电控制开关(Q9，Q10)。
10.如权利要求9所述的电池充放电管理电路(200)，其特征在于，所述控制开关(Q9, Q10)包括并联的第一控制开关(Q9)和第二控制开关(QlO)，所述第一及第二控制开关(Q9, Q10)的第一端与所述防反接二极管(D11，D14，D17，D18)的负极电连接，所述第一及第二控制开关(Q9，Q10)的第二端连接至接地电位，所述第一控制开关(Q9)的控制端电连接至所述主控制电路(50)并通过第一保护电阻(R63)连接至接地电位，所述第二控制开关(QlO)的控制端电连接至所述主控制电路(50)并通过第二保护电阻(R64)连接至接地电位。
【文档编号】H02J7/04GK204089313SQ201420524806
【公开日】2015年1月7日 申请日期:2014年9月12日 优先权日:2014年9月12日
【发明者】郑翱 申请人:杭州得康蓄电池修复仪有限公司